[發(fā)明專利]一種便攜式微生物誘導碳酸鈣沉淀試劑盒及其在修復路面基層早期裂縫中的應用

在審

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• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112779182A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設計）人: 胡國祥;肖春橋
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;E01C3/00;C12N1/02;C12R1/11
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 閉釗

本發(fā)明涉及一種便攜式微生物誘導碳酸鈣沉淀試劑盒及其在修復路面基層早期裂縫中的應用。該試劑盒包括獨立包裝的第一組份產(chǎn)脲酶菌菌液、第二組分尿素、第三組分鈣源以及第四組份蛋白胨、酵母提取物、氯化鈉，使用時現(xiàn)場將各個組分配制成溶液，按照特定順序混合加注到待修復裂縫中即可。該試劑盒不僅攜帶方便而且保存時間較長，能適應各種施工環(huán)境，試劑盒中的菌株分離篩選自土壤，修復過程不會對環(huán)境造成二次污染且成本低廉。更重要的是，篩選出的菌株利用率更高，不必直接與水泥砂漿或水泥基體混合，不存在由此導致的菌種大量死亡或活性降低等問題，最大限度的保證了其修復裂縫的能力。

技術領域

本發(fā)明涉及生化及建筑技術領域，具體涉及一種便攜式微生物誘導碳酸鈣沉淀試劑盒及其在修復路面基層早期裂縫中的應用。

背景技術

水泥穩(wěn)定碎石是典型的路面基層材料，其主要由粒料和灰漿體積組成。粒料為級配碎石，灰漿體積包括水和膠凝材料，膠凝材料由水泥和混合材料組成。水泥穩(wěn)定碎石具有良好的板體性、水穩(wěn)性和抗凍性，但常因水分變化引起干縮裂縫。另外，由于外部環(huán)境因素(例如溫度和外部荷載)的影響，水穩(wěn)材料會產(chǎn)生不同程度的微小裂縫和損壞。早期如果不能及時采取有效措施進行修補，后期不僅會影響外觀，還會降低基層的承載能力和耐久性。擴大的裂縫甚至會影響路面結構的安全性，從而產(chǎn)生隱患或事故。

現(xiàn)有的絕大多數(shù)修復材料(例如水泥砂漿，環(huán)氧樹脂或改性聚合物材料等)普遍存在以下問題：(1)修復材料的化學成分中含有毒物質(zhì)，會造成材料污染并可能給環(huán)境帶來危害；(2)修補材料大多易老化，導致再次產(chǎn)生微小裂紋與損傷，需要重復修補；(3)修復材料與水泥材料的相容性差、流動性不好，顆粒過大難以完全滲透早期的微小裂縫，導致深層封閉裂縫難以修補；(4)修復材料大多直接添加到水泥砂漿或水泥基體中，在裂縫處不夠集中，修復效果有待進一步提升。

近年來，隨著微生物技術的發(fā)展，微生物誘導碳酸鈣沉淀(Microbial inducedcalcite precipitation,MICP)逐漸被用于現(xiàn)代土木工程修復中。微生物誘導碳酸鈣沉淀是一種廣泛存在于自然界中的生物礦化過程，其原理是自然界中的微生物能夠產(chǎn)脲酶，從而在堿性環(huán)境中將尿素水解產(chǎn)生CO₃^2-，CO₃^2-與Ca²⁺結合便可以析出CaCO₃結晶。該結晶又被稱為方解石，其具有膠結性，能夠很好的和混凝土結合在一起，可用于修補水泥穩(wěn)定碎石路面基層早期裂縫，同時還可以提升路面的硬度、抗酸堿能力和抗?jié)B性。相較于傳統(tǒng)修復技術，MICP技術成本低、無污染，更適用于修補水泥基材料的早期損傷。

在以往的應用方式中，通常直接將微生物修復劑拌入水泥材料中(如CN104529217A、CN107445564A)，待裂縫產(chǎn)生后環(huán)境中的空氣和水分得以進入，激活處于休眠期的細菌進行MICP過程，生成具有膠結作用的碳酸鈣結晶，從而達到修復早期裂縫的目的。然而，水泥材料內(nèi)部相對密實且呈高堿性，直接摻入的修復劑中微生物的存活率及活性會顯著降低，并且微生物較為分散利用率偏低，導致修復效果大打折扣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種便攜式微生物誘導碳酸鈣沉淀試劑盒。該試劑盒包括至少三個相互獨立的組分，其中第一組份為產(chǎn)脲酶菌菌液，第二組分為尿素，第三組分為鈣源。

進一步的，所述產(chǎn)脲酶菌菌液由產(chǎn)脲酶菌、蛋白胨、酵母提取物、氯化鈉、蒸餾水混合而成。

更進一步的，所述產(chǎn)脲酶菌菌液中蛋白胨的含量為8-10g/L，酵母提取物的含量為3-5g/L，氯化鈉的含量為8-10g/L，紫外分光光度計測得的菌液OD₆₀₀＝1.3-1.8。

進一步的，所述產(chǎn)脲酶菌具體為巨大芽孢桿菌。

更進一步的，所述產(chǎn)脲酶菌的分離、富集、篩選過程具體如下：